A katalízis a kémiai és biológiai reakciókhoz szükséges aktivációs energia csökkenésének felel meg. A szükséges energiamennyiség katalitikus csökkentését katalizátor teszi lehetővé, amely a biológia szempontjából egy enzimnek felel meg. Enzimatikus betegségek esetén a enzimek csökkenthető vagy akár megszüntethető.
Mi a katalízis?
A szükséges energia mennyiségének katalitikus csökkentését egy katalizátor teszi lehetővé, amely a biológia szempontjából egy enzimnek felel meg. Az ábra a. Szalagmodelljét mutatja lipáz. Enzimek meghatározott szerepe van az emberi testben. Különböző, mint az egyén funkciója enzimek Úgy tűnhet, hogy mindegyiküknek alapvetően ugyanaz a feladata, és hasonló tulajdonságokat hordoznak ennek a feladatnak a teljesítéséhez. Minden enzim fő feladata a katalízis. Ezért tulajdonítja számukra a biokémia a katalitikus tulajdonságokat. Szó szerinti fordításban a katalízis „oldódást” jelent. A szív katalízis az aktivációs energia. Mint ilyen, a kémia azt az energiamennyiséget jelenti, amely a reakciórendszerben feltétlenül szükséges mindkét reakciópartner kémiai reakciójához. A katalizátorokat arra használják, hogy csökkentse az aktiválási energiát, és így mindkét reakciópartner alacsony energia mellett is reakcióba léphessen a reakciórendszerben. A biológiai reakciórendszerekben a katalitikus tulajdonságokkal rendelkező enzimek így csökkentik egy adott kémiai reakció aktivációs energiáját, és ennek megfelelően kémiai katalizátorként működnek. A katalízis összefüggésében egyrészt nő a sikeres reakciófolyamat valószínűsége, másrészt a reakció sebessége is néha növekszik. A kémiai egyensúly eltolódása a katalízis során nem következik be. A kémia megkülönbözteti a homogén és a heterogén katalízist. A biokatalízis nem felel meg sem az egyiknek, sem a másik formának. Ez a katalízis önálló formája.
Funkció és feladat
A biokatalízis a kémiai reakciók vezetésének, átalakításának vagy gyorsulásának felel meg a biológiai környezetben. Az enzimek biológiai katalizátorként működnek ebben a folyamatban. Minden enzim nagyrészt a következőkből áll fehérjék, amelyek némelyike kofaktorral társul. Az élő organizmusokban szinte minden biokémiai reakció enzimatikus katalizátorral rendelkezik. A biokatalízist a biotechnológiában izolált vagy élő enzimek segítségével valósítják meg. A biokatalízisre példa található a sörfőzdékben, ahol biokatalitikus folyamatokat alkalmaznak baktériumok, gombák vagy élesztők. A gyógyszeripar biokatalízist használ az egyébként kivitelezhetetlen reakciók megvalósításához. Az emberi testben folyamatosan zajlanak a katalizátorok, amelyekben az enzimek felgyorsítják bizonyos reakciókat. Az enzimek például relevánsak az organizmusok metabolizmusa szempontjából, és nagyrészt szabályozzák a metabolikus folyamatok biokémiai reakcióit. Ellenőrzik például az emésztést, de részt vesznek a DNS polimerázok formájában történő transzkripciójában és replikációjában is. A biokémiai reakciók többsége elhanyagolható lassú sebességgel fordul elő enzim nélküli élő organizmusban. Az enzimek felgyorsítják a kémiai egyensúly elérését anélkül, hogy bármit is változtatnának az egyensúlyon. Egy enzim katalitikus aktivitással bír, mivel kémiai reakciókban csökkentheti az aktiválási energiát. Ez az energia megfelel annak az energiamennyiségnek, amelyet előzetesen fel kell használni a reakció megindításához. A reakció során a szubsztrát energetikailag kedvezőtlen átmeneti állapotokra változik. Az aktivációs energia a szubsztrátot átmeneti állapotába kényszeríti. Az enzimek katalitikus hatása a reakció ezen pontján lép közbe azáltal, hogy stabilizálja a szubsztrát átmeneti állapotát nem kovalens módon kölcsönhatások. Ily módon lényegesen kevesebb energiára van szükség az aljzat átmeneti állapotba történő átalakításához. Emiatt a szubsztrát nagyobb sebességgel alakul át a reakció végtermékévé. Ezekkel a katalitikus funkciókkal az enzimeket tekintik bármely biokémiai reakciótermék előadó elemének.
Betegségek és rendellenességek
Ha az enzimek más okok miatt mutálódnak vagy nem képesek megfelelően ellátni katalitikus szerepüket, akkor az kiterjedt Egészség beállított következmények.A metabolikus betegségek betegségcsoportja különféle rendellenességeket foglal magában a köztes működési anyagcsere területéről. Az ilyen rendellenességek vagy veleszületettek, vagy szerzettek. Az anyagcsere-betegségek nagymértékben és elterjedtségükben nagyon eltérőek. Klinikailag nagyon heterogén módon is megnyilvánulnak. Az egyik ilyen rendellenesség a széles körben elterjedt gyakori betegség cukorbetegség mellitus. Ez a betegségcsoport azonban sokkal ritkább, örökletes betegségeket is magában foglal, halálos lefolyással. Osteopenia és az ebből eredő csontritkulás anyagcsere-rendellenességeknek is tulajdoníthatók. A metabolikus betegségek alárendelt csoportjából származó legtöbb veleszületett betegség megfelel a különféle enzimek genetikailag meghatározott enzimhibáinak. Az érintett enzimtől, katalitikus funkciójától és reakciótermékétől, enzimatikus hibáktól vagy enzimhiányoktól függően például a szervek meghibásodhatnak. Viszonylag ritka és veleszületett anyagcserezavar a Gaucher-kór. A betegségben szerepet játszó enzim a glükocerebrozidáz vagy a glükocerebrozidáz. Egészséges organizmusban ez az enzim lebontja a sejt membrán. -ban Gaucher-kór, ennek a fontos enzimnek hiánya van. Ha az enzim nem mutat elegendő aktivitást, a membrán komponensek lerakódása a lizoszómákban történik. Az enzim több mint 200 mutációját dokumentálták Gaucher-kór randizni. A maradék enzimatikus aktivitás mértéke a kódoló mutációtól függ gén minden egyes esetben. Például a betegség az enzim működésének teljes elvesztését okozhatja. Elképzelhető azonban az enzimatikus aktivitás funkcionálisan gyenge csökkentése is. A betegség legtöbb betegének megnyilvánulása a belső szervek valamint a idegrendszer.
